3.4多普勒效应及其应用 同步提升练（Word版含解析）

3.4多普勒效应及其应用 同步提升练（含解析）
一、选择题
1．下列关于多普勒效应的说法中，不正确的是（　　）
A．多普勒效应是当波源和观测者相对介质运动时，观测频率与波源频率不同的现象
B．机械波和光波都能发生多普勒效应
C．当波源静止，观测者向着波源运动时，观测者接收的波速不变，波长变长
D．观测者静止，波源向着观测者运动时，观测者接收的波长变短，波速不变
2．下列物理现象的描述，正确的是（　　）
A．汽车倒车是利用红外线原理感知障碍物的存在和距离
B．法拉第利用“力线”形象地描述了电磁场，电磁场是模拟的，不是真实存在的
C．优质的话筒线有层金属网罩，这是利用金属网罩的屏蔽作用，防止其他电信号干扰
D．干燥季节，脱掉外衣后再去摸金属门把手时，会被“电”一下，这是电磁感应现象
3．下列选项与多普勒效应有关的是（ ）
A．科学家用激光测量月球与地球间的距离
B．教室内部的声音可以在教室外面听到
C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度
4．钢琴的“中央C”即为C调do，频率约为261.2Hz，下列说法正确的是（　　）
A．一边做仰卧起坐一边听，由于多普勒效应，琴发出的音调会有变化
B．当障碍物尺寸接近波长或小于波长时，才能发生衍射现象
C．隔着门缝听到琴声，是由于衍射现象造成的
D．假如琴边古筝也有一根调到C调do的弦，由于构造不同，它们无法发生共振
5．渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在时的波动图像如图所示，图为质点的振动图像，则（　　）
A．该波的波速为
B．该波沿轴负方向传播
C．若鱼群向着渔船方向游过来，根据多普勒效应，接收器接收到的波源频率可能为
D．时间内，质点运动的路程为2m
6．如图所示，我爱发明节目《松果纷纷落》中的松果采摘机利用了机械臂抱紧树干，通过采摘振动头振动而摇动树干，使得松果脱落。则（　　）
A．工作中，树干的振动频率可能小于采摘振动头的振动频率
B．采摘振动头停止振动，则树干的振动频率逐渐减小
C．采摘振动头振动频率增加，落果效果越好
D．为避免被落下的松果砸中，拾果工人快速远离采摘机，他会感到采摘机振动声调降低
7．如图所示，沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，下列说法正确的是（　　）
A．从图示时刻开始，质点b比质点a先到平衡位置
B．从图示时刻开始，经0.01s质点a通过的路程为0.8m
C．若该波波源从0点沿x轴正向运动，则在x=2000m处接收到的波的频率将小于50Hz
D．若该波传播中遇到宽约3m的障碍物能发生明显的衍射现象
8．在某种介质中，一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图如图甲所示，此时质点A在波峰位置，质点D刚要开始振动，A、B、C、D四个质点中某个质点的振动图像如图乙所示。时刻在D点有一台机械波信号接收器（图中未画出），正以的速度沿x轴正向匀速运动下列说法正确的是（　　）
A．质点C的起振方向沿y轴负方向
B．无法判断图乙所示为四个质点中哪一个质点的振动图像
C．信号接收器可以接收到该机械波
D．如果只改变该信号接收器的速度的大小，使它能接收到该机械波，则它接收到该机械波的频率大于
9．下列关于机械波的说法中，正确的是（　　）
A．某一频率的声波，从空气进入水中时，波长和频率均增大
B．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
C．在四分之一周期内，介质的质点所通过的路程一定等于一个振幅
D．发生干涉现象时，介质中振动加强点，振动的振幅最大，减弱点振幅可能为零
10．关于教材中插图所涉及的物理知识，描述正确的是（　　）
A． 一列水波通过狭缝时的折射现象
B． 单摆做受迫振动的周期与摆球质量有关
C． 水下多普勒测速仪可测海水流速
D． 水波干涉时振动加强点位移一定比振动减弱点位移大
11．下列技术应用涉及到多普勒效应的是（　　）
A．雷达定位 B．利用“共鸣箱”来使声音增强
C．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速 D．用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
12．下列说法正确的是（　　）
A．由可知机械波的传播速率由波长和频率共同决定
B．机械波在经过不同介质的界面时会发生反射和折射
C．“彩超”利用多普勒效应比较反射波相对入射波频率的变化可测出人体血液流动的速度
D．在双缝干涉实验中，双缝间距和双缝到光屏距离一定时，干涉条纹间距与波长成正比
13．将上下振动的振针水平移动，移动过程中在水面形成了如图所示的水波图形，下列说法正确的是（　　）
A．振针向右移动
B．振针向左移动
C．在处的观察者，接收到的水波频率变小
D．在处的观察者，接收到的水波频率变大
14．一列简谐横波在t1=0.2s的波形图如图甲所示，平衡位置在x=2m处的质点M的振动图像如图乙所示。已知质点N的平衡位置在x=3.5处，下列说法正确的是（ ）
A．波的传播速度为20m/s
B．N点在t1时刻偏离平衡位置的位移为0.1m
C．t2=0.3s时，质点N的运动方向沿y轴负方向
D．质点N从t时刻起每经过0.05s所通过的路程都是0.2m
E．如果该波源沿波的传播方向移动，则在x正半轴较远处的观测仪器接收到该波的频率大于5Hz
二、解答题
15．在高速公路上常用超声波测速仪测量汽车的速度，测速仪是根据它发出并接收超声波脉冲信号时间差来测出汽车速度的。设超声波测速仪发出的脉冲信号的时间间隔为，超声波在空气中传播的速度是。若汽车静止时，超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔也为。问：
(1)当超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔大于时，你能判定汽车是做怎样的运动吗？反之又怎样？
(2)若这一时间间隔为，则汽车行驶的速度是多少？
16．如图为由波源S发出的波某一时刻在介质平面中的情形，实线为波峰，虚线为波谷，设波源频率为20Hz，且不运动，而观察者在1s内由A运动到B，观察者接收到多少个完全波？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
A．多普勒效应是当波源和观测者相对介质运动时，观测频率与波源频率不同的现象，A正确；
B．机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应，B正确；
CD．根据多普勒效应可知，当波源靠近接收者时，接收者接收到的波的频率比波源频率高，波速不变，根据
波长变短，C错误D正确。
故选C。
2．C
【解析】
【详解】
A．倒车雷达是利用超声波传递信息来确定障碍物的远近，A错误；
B．法拉第利用“力线”形象地描述了电磁场，电磁场是模拟的，但是电磁场是真实存在的，B错误；
C．优质的话筒线在信号传输线外又多包了一层金属网，起到静电屏蔽作用， C正确；
D．在天气干燥的季节，脱掉外衣后再去摸金属门把手时，常常会被“电”一下，这是静电现象，D错误。
故选C。
3．D
【解析】
【详解】
A．科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光速快，A错误；
B．教室内部的声音可以在教室外面听到是因为声波的波长较长，容易发生明显的衍射，B错误；
C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡是利用穿透能力强，C错误；
D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声波的多普勒效应，D正确。
故选D。
4．C
【解析】
【详解】
A．因接受者和波源的总体位置不变，因此发出的音调不变，故A错误；
B．当障碍物尺寸接近波长或小于波长时一定能衍射，但能发生明显的衍射，故B错误；
C．隔着门缝听到琴声，是由于衍射现象造成的，C正确；
D．若古筝也有一根调到C调do的弦，则两者频率相同，可以发生共振，故D错误；
故选C。
5．D
【解析】
【详解】
A．该波的波速为
故A错误；
B．t=0时刻质点P沿y轴正方向运动，所以此时质点P应位于波传播方向波形的下坡，则该波沿x轴正方向传播，故B错误；
C．鱼群反射超声波的频率为
若鱼群向着渔船方向游过来，根据多普勒效应，接收器接收到的波源频率应大于，不可能为8×104Hz，故C错误；
D．时间内，质点运动了个周期，质点运动的路程为
故D正确。
故选D。
6．D
【解析】
A．树干在振动器的振动下做受迫振动，则稳定后，不同粗细树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同，故A错误；
B．采摘振动头停止振动，则树干的振动频率不变，振幅减小，故B错误；
C．当振动头的振动频率等于树木的固有频率时产生共振，此时树干的振幅最大，落果效果越好，则随着振动头频率的增加，树干振动的幅度不一定增大，故C错误；
D．为避免被落下的松果砸中，拾果工人快速远离采摘机，此时根据多普勒效应，他会感到采摘机振动频率减小，声调降低，故D正确；
故选D。
7．D
【解析】
A．根据上下坡法则，b点处于上坡阶段，所以b点先沿y轴负方向运动到最低点再向沿y轴正方向运动到平衡位置，则从图示时刻开始，质点b比质点a慢到平衡位置，A错误；
B．根据
则从图示时刻开始，经0.01s质点a振动了半个周期，其通过的路程为
B错误；
C．据多普勒效应可知，该波波源从0点沿x轴正向运动，则在x=3000m处接收到的波的频率将大于50Hz，C错误；
D．波的波长
若该波传播中遇到宽约3m的障碍物时，波长与障碍物的宽度接近，所以能发生明显的衍射现象，D正确。
故选D。
8．C
【解析】
A．在时刻的波形图如图甲所示，此时质点A在波峰位置，质点D刚要开始振动，则可知波沿x轴正方向传播，根据同侧法可知D点起振方向沿y轴正方向，则质点C的起振方向沿y轴正方向，故A错误；
B．图甲中质点C在时刻处于平衡位置且向y轴负方向运动，则图乙所示为质点C的振动图像，故B错误；
C．由图可知
，
则波速为
则信号接收器可以接收到该机械波，故C正确；
D．因机械波周期为0.4s，则频率为
根据多普勒效应，由于信号接收器在远离机械波波源运动，则它接收到该机械波的频率小于2.5Hz，故D错误。
故选C。
9．D
【解析】
【详解】
A．某一频率的声波，从空气进入水中时，频率不变，波速变大，则波长增大，选项A错误；
B．产生多普勒效应的原因是当波源与观察者的位置发生变化时，观察者接收到的波的频率发生了变化，选项B错误；
C．只有当质点从平衡位置，或者从波峰波谷位置开始振动时，在四分之一周期内，介质的质点所通过的路程才等于一个振幅，选项C错误；
D．发生干涉现象时，介质中振动加强点，振动的振幅最大，减弱点振幅可能为零，选项D正确。
故选D。
10．C
【解析】
【详解】
A．一列水波通过狭缝时的衍射现象，所以A错误；
B．根据单摆的周期公式
可知，单摆做受迫振动的周期与摆球质量无关，所以B错误；
C．水下多普勒测速仪可测海水流速，所以C正确；
D．水波干涉时振动加强点位移不一定比振动减弱点位移大，因为不管是加强点还是减弱点都在各自的平衡位置做周期性的振动，所以减弱点的位移可能大于加强点的位移，则D错误；
故选C。
11．C
【解析】
【详解】
A．雷达定位是利用了电磁波的反射原理，选项A错误；
B．共鸣箱利用的是共振的原理，选项B错误；
C．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速，是利用了声波的多普勒效应，选项C正确；
D．用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡，是利用了超声波的穿透能力强，选项D错误。
故选C。
12．BCD
【解析】
A．机械波的传播速率由介质性质决定，与波的波长和频率无关，所以A错误；
B．机械波和光波一样，在界面处会发生反射和折射，所以B正确；
C．“彩超”原理即是利用多普勒效应比较反射波相对入射波频率的变化来检查身体状况和测定血液流速的，所以C正确；
D．由双缝干涉条纹间距可知，在双缝干涉实验中，双缝间距和双缝到光屏距离一定时，干涉条纹间距与波长成正比，所以D正确；
故选BCD。
13．AC
【解析】
【详解】
振针（波源）移动方向上的水波变得密集，在其移动方向的反方向水波变得稀疏，因此振针向右移动，由于波源远离在处的观察者，观察者接收到的水波波长变长，频率变小
故选AC。
14．ACE
【解析】
A．由图甲知，波长为λ=4m，由图乙知，周期T=0.2s，则波的传播速度为
故A正确；
B．由图甲知，振幅A=0.2m，图示时刻波动方程为：
当x=3.5m时
即N点在t1时刻偏离平衡位置的位移为，故B错误；
C．由图乙知，t1=0.2s时刻质点M沿y轴负方向运动，结合图甲，由同侧法可知，该波沿x正方向传播，质点N在t1=0.2s时刻沿y轴正方向运动。从t1=0.2s到t2=0.3s，经历的时间
此时质点N沿y轴负方向运动，故C正确；
D．只有从平衡位置或最大位移处开始运动，经过
质点通过的路程为
s=A=0.2m
由图甲知，t=0.2s时刻质 点N不在平衡位置或最大位移处，故经过
的路程不等于0.2m，故D错误；
E．由C分析知，波沿x正方向传播，则波源沿x正方向移动，与x正半轴较远处的观测仪器相互靠近，由多普勒效应知，该观测仪器接收到该波的频率大于波源的频率
故E正确。
故选ACE。
15．(1)当超声波测速仪发出的脉冲信号的时间间隔大于时汽车在做远离测速仪的运动；反之，做接近测速仪的运动 (2)
【解析】
（1）设第一次超声波信号从发出到被反射回来的时间间隔△t1，第二次超声波信号从发出到被反射回来的时间间隔△t2，第一次放出的超声波与汽车相遇时超声波前进距离为
第二次放出的超声波与汽车相遇时超声波前进距离为
若汽车静止，则x1=x2，△t1=△t2，超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔也为1s．
当超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔大于1s时，△t2＞△t1，结合两式可得
x2＞x1
所以汽车远离超声波测速仪；
反之，当超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔小于1s时，△t2＜△t1，结合两式可得
x2＜x1
所以汽车向超声波测速仪运动．
（2）超声波测速仪所接收到的脉冲信号的时间间隔为1.2s时，两次脉冲运动的时间差：
△t2-△t1=1.2-1.0=0.2s
汽车运动的时间
则汽车在1.1s内的位移
所以汽车的速度
16．19个
【解析】
【详解】
观察者在单位时间内接收到的完全波的个数等于观察者接收到的频率。如果观察者不动，则1s内，观察者接收的完全波的个数应为20个，然而当观察者从A运动到B的过程中，所能接收到的完全波的个数正好比不运动时少1个，即他只接收到19个完全波。
答案第1页，共2页